数字频率计毕业设计

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1、毕业设计系别：机电工程系专业：电子信息工程班级：08电信3班姓名：史英伟学号：2008010203038辅导老师：轩克辉目录一、前言……………………………1二、设计任务书……………………1三、数字频率计基本原理…………2四、设计步骤及实现方法…………3五、总体电路图及工作原理………9六、元器件的检测与电路的调试…10七、心得体会………………………13八、参考文献………………………14一、前言数字频率计是一种基础测量仪器，在许多情况下，要对信号的频率进行测量，利用示波器可以粗略测量被测信号的频率，精确测量则要用到数字频率

2、计。本设计项目可以进一步加深我们对数字电路应用技术方面的了解与认识，进一步熟悉数字电路系统设计与调试的方法和步骤。二、设计任务书1、设计题目：数字频率计2、设计出一个数字频率计，其技术指标如下：（1）频率测量范围：10～9999Hz。（2）输入电压幅度>300mV。（3）输入信号波形：任意周期信号。（4）显示方式：4位十进制数显示。（5）电源：220V、50Hz。3、给定仪器设备及元器件示波器、音频信号发生器、逻辑笔、万用表、数字集成电路测试仪、直流稳压电源。4、设计内容1）电路个部分的组成及工作原理2）元器件的选取及

3、其电路图和功能3）电路各部分的调试方法4）在整机设计电路的设计、调试过程中，遇到什么问题，其原因及解决方法。三、数字频率计基本原理1）数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（1S）内信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的1S时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。2）系统框图

4、从数字频率计的基本原理出发，根据设计要求，得到如图1所示的电路框图。图1数字频率计框图四、设计步骤及实现方法（1）电源与整流稳压电路框图中的电源采用50Hz的交流市电。市电被降压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源。系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压电源电路来实现。具体电路原理图如图2：图2（2）全波整流与波形整形电路本频率计采用市电频率作为标准频率，以获得稳定的基准时间。按国家标准，市电的频率漂移不能超过0.5Hz，即在1％的范围内。用它作普通频率计的基准信号完全能满足系统的要求。全波整流电路首先对50Hz交流

5、市电进行全波整流，得到如图3（a）所示100Hz的全波整流波形。波形整形电路对100Hz信号进行整形，使之成为如图3(b)所示100Hz的矩形波。 (c)图3全波整流与波形整形电路的输出波形及电路原理图波形整形可以采用过零触发电路将全波整流波形变为矩形波，也可采用施密特触发器进行整形。我们要实现这个功能，可设计出具体的电路来实现，电路原图如图3（c）（3）分频器分频器的作用是为了获得1S的标准时间。电路首先对图4所示的100Hz信号进行100分频得到如图4（a）所示周期为1S的脉冲信号。然后再进行二分频得到如图4（b）

6、所示占空比为50％脉冲宽度为1S的方波信号，由此获得测量频率的基准时间。利用此信号去打开与关闭控制门，可以获得在1S时间内通过控制门的被测脉冲的数目。74HC4024（c）图4分频器的输出波形及电路原理图分频器可以由计数器通过计数获得。二分频可以采用触发器来实现。这部分我们可以有集成电路74HC4024来实现。如图4（c）（4）信号放大、波形整形电路为了能测量不同电平值与波形的周期信号的频率，必须对被测信号进行放大与整形处理，使之成为能被计数器有效识别的脉冲信号。信号放大与波形整形电路的作用即在于此。信号放大可以采用一

7、般的运算放大电路，波形整形可以采用施密特触发器。这部分单元电路的作用还在于保证测量的精度和灵敏度。信号经放大后送入整形电路整形。具体电路如图5。图5（5）控制门图6控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数。它的一个输入端接标准秒信号，一个输入端接被测脉冲。控制门可以用与门或或门来实现。当采用与门时，秒信号为正时进行计数，当采用或门时，秒信号为负时进行计数。如图6所示。（6）计数器计数器是数字系统中用得较多的基本逻辑器件。它不仅能记录输入时钟脉冲的个数，还可以实现分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列等。这里计数器的作用是对输

8、入脉冲计数。根据设计要求，最高测量频率为9999Hz，应采用4位十进制计数器。可以选用现成的10进制集成计数器74HC4518。如图7图774HC4518（7）锁存器在确定的时间（1S）内计数器的计数结果（被测信号频率）必须经锁定后才能获得稳定的显示值。锁存器的作用是通过触发脉冲控制，将测得的数据寄存起来，送显示译码器。锁存器可以